Neuvěřitelná komunikace lesa s atmosférou přes koruny stromů

V září uspořádal Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti odbornou konferenci pod názvem "Lesnická hydrologie - věda a praxe 2022" zaměřenou na přenos poznatků vědy a výzkumu do lesnické praxe. Máme pro vás zajímavosti, které tu zazněly. 

V centru zájmu přítomných odborníků stálo zejména téma velkoplošných holin po kůrovcové kalamitě a jejich vliv na vodní režim, ale také význam lesů v oběhu vody a tvorbě klimatu a vliv lesa na kvalitu a kvantitu vody v extrémních i běžných hydrometeorologických situacích. Vybrali jsme pro vás několik zajímavých informací, které na konferenci zazněly:

Les hraje aktivní roli v distribuci sluneční energie a koloběhu vody a tím má velký vliv na utváření klimatu. Termovizní snímky vzrostlého živého lesa pořízené za slunného dne, ukazují, že podrost je chladnější nežli koruny stromů. Les tak udržuje vlhkost v podrostu a přes koruny stromů komunikuje s atmosférou. Povrchové teploty různých materiálů a vegetace měřené na plném slunečním svitu prokazují zřetelný chladící efekt rostlin.

Chladící výkon jednotlivých stromů dokládají naměřené hodnoty jejich transpirace, tedy výdeje vody povrchem. O povrchových teplotách rozhoduje výpar vody, nikoli poměr odraženého slunečního záření ku množství dopadajícího záření. Díky vypařování vody jsou proto povrchové teploty vzrostlého lesa a mokřadů, které transformují obrovská množství sluneční energie do vodní páry, za slunného počasí výrazně nižší nežli teploty sklizených polí a odvodněných ploch.

Toky sluneční energie na velkých plochách v krajině transformované do evapotranspirace a zjevného tepla vědci vyhodnotili pomocí satelitních snímků pro oblast v okolí Dačic. U lesů, které odumřely po gradaci lýkožrouta smrkového, je pozorovatelný nárůst povrchových teplot.

Úhyn lesních porostů a odvodňování jsou spojeny s posunem distribuce sluneční energie od výparu k produkci zjevného tepla, tedy k nárůstu povrchových teplot. Od přehřátých ploch se ohřívá vzduch, který stoupá rychle vzhůru. Tento vzestupný proud ohřátého vzduchu nasává vlhkost z okolí a zrychluje výpar z přilehlých porostů a vodních ploch.

Ohřátý vzduch vystoupá příliš vysoko na to, aby se vytvořily mraky a voda se vrátila jako místní srážky. To vede k postupnému vysychání krajiny. Evapotranspirace lesních porostů nejenom snižuje povrchovou teplotu lesa, ale díky vysokému obsahu vodní páry ve vzduchu nad lesem dochází při její kondenzaci a tím poklesu tlaku vzduchu k dalšímu nasávání vlhkého vzduchu z okolí. Je prokázáno, že čím hlouběji se postupuje do nitra kontinentů, tím větší podíl srážkové vody pochází z výparu z lesů.

Zajímavé je hodnocení potenciální změny druhové skladby lesů na hydrologický režim lesních povodí. Rozdílná velikost biomasy a plochy asimilačního aparátu u listnatých a jehličnatých stromů a opad listí v zimním období významně ovlivňuje celkovou intercepci, evapotranspiraci a odtok z povodí. Jehličnaté porosty vykazují v letním i v zimním období vyšší intercepci (záchyt vody na povrchu rostlin) a v mimovegetačním období také vyšší transpiraci. Při zvyšování podílu listnáčů tedy dochází v zimním i letním období k poklesu celkové intercepce a evapotranspirace porostů, což může vést k nárůstu odtoků z povodí.

Porosty buku a smrku reagují na suchou periodu odlišně. U buku byla transpirace ve vlhkém roce téměř dvojnásobná oproti smrkovému porostu a v suchém období se snížila o více než polovinu. Ve smrkovém porostu byla transpirace v suchém období roku 2021 pouze čtvrtinová. Smrky tak vykazovaly výrazně vyšší efektivitu využití vody pro svůj růst.

Přes současné problémy s nepůvodními smrkovými porosty v nižších nadmořských výškách výzkum naznačuje vysokou schopnost smrků vyrovnat se s obdobími sucha a uchovat schopnost růstu i při snížené úrovni vodního provozu rostliny.

Rostoucí teploty vzduchu mají za následek vyšší výpar. Jsou i příčinou kratší doby trvání sněhové pokrývky, což znamená vyšší absorpci světelné energie ze slunce (poklesem albeda) a opětné zvýšení teplot. Se vzrůstem teplot a zkrácením trvání sněhové pokrývky také dochází k prodloužení vegetačního období a tím i ke zvýšení evapotranspirace. Následkem toho dochází k poklesu objemu vody z mimovegetačního období dostupné pro odtok a k akumulaci v povrchových i podpovrchových vodách.

Při hodnocení hydricko-vodohospodářských funkcí lesa se klade důraz především na funkční komplex stromová vegetace - půda (a klima). Často je však opomíjen hydrologický význam vodních makrostruktur, jako jsou lesní prameniště, přírodní toky nebo lesní mokřady. To se odráží na celkovém přístupu k lesnímu hospodaření a používání technologií, které s těmito vodními prvky příliš nepočítají.

Výsledkem je významný podíl zničených pramenišť a napřímených potoků, které jsou většinově svedeny do hlubokých příkopů v rámci systematického povrchového odvodnění, a zánik lesních mokřadů na vodou ovlivněných stanovištích.

Tato situace panuje napříč celou republikou včetně chráněných horských a podhorských pramenných oblastí. Špatný stav těchto vodních prvků přitom rozhodujícím způsobem ovlivňuje jak hydrické funkce lesů, tak celkově i vodní režim krajiny.

Nápravná opatření zatím stále upřednostňují budování tůní popř. malých vodních nádrží, zatímco obnova funkčních vodních struktur v lesní krajině, tedy pramenišť a přírodních odtoků, je spíše okrajovou záležitostí. I v hospodářsky využívaných lesích je však možné provádět skutečně funkční hydrologické revitalizace. Takové, které pomohou vrátit alespoň část pramenišť a vodních toků do blízce přírodního a fungujícího stavu.

Vliv změny klimatu a s ním souvisejícího odlesnění na mělké zdroje podzemní vody sloužící pro zásobování obyvatel pitnou vodou je možné dokumentovat na příkladu úpravny vody Heraltice. Vodní zdroj umístěný v lesním komplexu je tvořený mělkými jímacími zářezy, který slouží k zásobování obyvatel pitnou vodou. V letech 2019-2021 došlo v důsledku kůrovcové kalamity k masivní ztrátě lesního porostu na celém území jímacího prameniště, což mělo významný dopad na množství jímané vody. Ztráta ochranné funkce lesa způsobila také častější výkyvy v kvalitě surové vody.

Článek byl zpracován z tiskové zprávy pana Ing. Jana Řezáče, VÚLHM, v. v. i. 

Přečtěte si také: Jedle bělokorá: Stane se dřevinou číslo jedna v lese budoucnosti? nebo 15 případů, kde výzkumné projekty pomáhají řešit problémy lesů